[發明專利]一種云計算系統中隨機事件觸發的實時工作流調度方法

有效

• 申請號: 201611073115.9
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106775932B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 陳黃科;朱曉敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/48
• 代理公司: 11313 北京市鑄成律師事務所
• 代理人: 郝文博;王建秀

本發明公開了一種云計算系統中隨機事件觸發的實時工作流調度方法包括：獲取虛擬化云中的虛擬機信息與工作流信息；持續獲取虛擬機上的任務完成信息與新到達的工作流信息，并在虛擬機上以成本、資源利用率和調度方案波動性作為調度目標，對工作流任務進行動態調度；完成全部任務并返回任務結果。本發明能夠減緩不確定因素對執行調度方案的影響，并在保證工作流時效性的條件下提高虛擬機的資源利用率、降低云服務提供商的成本。

技術領域

本發明涉及虛擬化云計算領域，特別地，涉及一種云計算系統中隨機事件觸發的實時工作流調度方法。

背景技術

云計算已成為分布式計算的新工作模式。在這種模式下，云供應商以即用即付費的方式，按需為用戶提供服務，包括應用、平臺與計算資源等。從用戶的角度來看，云模式的費用較低，因為用戶只需為他們的實際使用付費；同時，用戶還可以按需使用資源，因此云模式具有良好的擴展性。云計算已被應用到越來越多領域，包括銀行、電子商務、零售業與科研機構。值得注意的是，這些領域中的應用通常包括許多相互約束的計算任務(即工作流任務)。由于任務之間存在約束關系，導致虛擬機在執行相連兩個任務之間可能會存在空閑時隙，這會使得虛擬機的資源得不到充分的利用。此外，云系統中的低資源利用率也會造成費用的浪費，對于大規模公司，提高資源利用率能夠明顯地節約成本。

高效的調度算法能夠解決上述問題。目前，已經有大量的工作致力于研究云計算系統的工作流調度方法；然而現有的調度方法都基于準確的任務執行時間和任務之間的通信時間。在實際的云計算環境中，任務執行時間通常不能被準確預測，而實際值只有在任務完成后才能獲得。這可能由以下兩個原因造成：①任務通常包含條件性指令——并行應用程序可能包含多個選擇和條件語句，不同的輸入將運行應用中不同的分支和循環，而不同的分支或循環就意味著不同的指令數，這將導致相同的任務面對不同的數據輸入，可能導致不同的任務運行時間；②云環境中虛擬機的性能具有不確定性——借助先進的虛擬化技術，多個虛擬機可以同時共享一臺物理主機的硬件資源，而這種資源共享會導致虛擬機之間的資源沖突，從而造成虛擬機的性能具有不確定性。

由于云計算環境的動態性和隨機性，眾多的不確定因素(如任務執行時間的波動、虛擬機性能的變化、新工作流的到達等)將會出現，使得預先安排的調度方案不能被嚴格執行。而絕大多數的研究并沒有考慮這些動態和隨機因素，這可能會造成調度方案的實際運行效果與預期的效果相差甚遠。針對現有技術中預先安排的調度方案在不確定因素的作用下不能被嚴格執行的問題，目前尚未有有效的解決方案。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種云計算系統中隨機事件觸發的實時工作流調度方法，能夠減緩不確定因素對執行調度方案的影響，在保證工作流時效性的條件下，提高虛擬機的資源利用率、降低云服務提供商的成本。

基于上述目的，本發明提供的技術方案如下：

根據本發明的一個方面，提供了一種云計算系統中隨機事件觸發的實時工作流調度方法，包括：

獲取虛擬化云中的虛擬機信息與工作流信息；

持續獲取虛擬機上的任務完成信息與新到達的工作流信息，并在虛擬機上以成本、資源利用率和調度方案波動性作為調度目標，對工作流任務進行動態調度；

完成全部任務并返回任務結果。

其中，虛擬機信息包括：啟用虛擬機的數量、每臺虛擬機的性能與價格、每兩臺虛擬機間的通信帶寬；工作流信息包括：該工作流的到達時間、截止時間與結構，其中，結構為表明該工作流中所有任務之間依賴關系的有向無環圖；工作流中每個任務的執行時間符合獨立正態分布。

并且，持續獲取虛擬機上的任務完成信息，并在虛擬機上以成本、資源利用率和調度方案波動性作為調度目標，對工作流任務進行動態調度包括：

將未調度的任務置于任務池中等待處理；